CN105585747A - 一种三层胎面结构的全钢载重冬季轮胎 - Google Patents

一种三层胎面结构的全钢载重冬季轮胎 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种冬季轮胎，尤其涉及一种三层胎面结构的全钢载重冬季轮胎。一种三层胎面结构的全钢载重冬季轮胎，该轮胎的胎面结构包括雪地胎面层、中间层、基部胶层；雪地胎面层位于胎面最上层，中间层处于胎面中间位置，基部胶层位于胎面最下层，中间层采用普通载重轮胎在非冬季非铺装路面上的胎冠层。本发明通过胎面结构的优化设计来保证载重轮胎在冬季冰雪路面的雪地性能且冬季结束后能够发挥出在非铺装路面上的使用性能。另外，其巧妙的三层结构设计，使轮胎整体生热不高，提高了轮胎的安全性能。

Description

一种三层胎面结构的全钢载重冬季轮胎
技术领域
本发明涉及一种冬季轮胎，尤其涉及一种三层胎面结构的全钢载重冬季轮胎。
背景技术
随着冬季气温的下降、安全意识的提高及相关法律法规的健全，冬季使用冬季轮胎已开始成为生活中的刚性需求，成为社会中的安全共识，载重冬季胎这一细分市场前景广阔。
普通冬季轮胎一般采用单层或双层的胎面设计结构，在较低的环境温度下仍能保持胎面质地柔软，以保证车辆在冰雪路面上拥有良好的抓地力和制动性。但值得注意的是，冬季胎的雪地胎面较柔软，若在非冬季路况条件下使用反而会加快轮胎的磨耗速度，影响轮胎的实际里程数。所以，一般情况下，冬季胎不能替代全天候轮胎使用，车队在冬季结束后会将冬季胎更换安装为普通轮胎。在此过程中，伴随着轮胎拆卸安装的频繁及车队运营成本的增加。
因此，如何研究出一种新型三层胎面结构的全钢载重冬季轮胎以保证轮胎在全天候路况下的使用性能亟需出现。
发明内容
为解决上述的技术问题，本发明的目的是提供一种新型三层胎面结构的全钢载重冬季轮胎，通过胎面结构的优化设计来保证载重轮胎在冬季冰雪路面的雪地性能且冬季结束后能够发挥出在非铺装路面上的使用性能。另外，其巧妙的三层结构设计，使轮胎整体生热不高，提高了轮胎的安全性能。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种三层胎面结构的全钢载重冬季轮胎，该轮胎的胎面结构包括雪地胎面层、中间层、基部胶层；雪地胎面层位于胎面最上层，中间层处于胎面中间位置，基部胶层位于胎面最下层，中间层采用普通载重轮胎在非冬季非铺装路面上的胎冠层。
作为优选，上述的雪地胎面层的中厚为胎面中厚的42～45%，肩厚为胎面肩厚的35～37%。
作为优选，中间层的中厚为胎面中厚的45～48%，肩厚为胎面肩厚的35～37%。
作为优选，基部胶层的中厚为胎面中厚的10～12%，肩厚为胎面肩厚的26～30%。
雪地胎面配方是由如下重量份数的原料组成，天然橡胶62-88份，溶聚丁苯12-38份，高分散白炭黑15-40份，炭黑30-55份，偶联剂液体Si691.2-4份，芳烃油3-15份，氧化锌2-8份，硬脂酸0.5-3份，防老剂6PPD2-4份，防老剂RD1.5-3份，微晶蜡2-5份，充油硫磺1-3.5份，促进剂NS1-2.5份，促进剂DPG0.1-1份，防焦剂CTP0.1-0.5份。
进一步，所述雪地胎面配方优选按如下重量份数的原料进行组合，天然橡胶66-75份，溶聚丁苯25-34份，高分散白炭黑20-35份，炭黑32-50份，偶联剂液体Si691.8-3.5份，芳烃油5-14份，氧化锌3-6份，硬脂酸1-3份，防老剂6PPD2-3.2份，防老剂RD1.5-2.5份，微晶蜡2-3份，充油硫磺1.2-2.3份，促进剂NS1-1.8份，促进剂DPG0.2-0.6份，防焦剂CTP0.15-0.28份。
优选的，所述胎面配方中溶聚丁苯选用其玻璃化转变温度(Tg)与天然橡胶相近的原料。
优选的，所述胎面配方中炭黑品种选用N220。
优选的，所述胎面配方中天然橡胶与溶聚丁苯重量份数之比大于2:1。
优选的，所述胎面配方中高分散白炭黑与炭黑重量份数之比小于或等于1:1。
优选的，所述胎面配方中偶联剂液体Si69与高分散白炭黑重量份数之比为1:13～1:10。
所述胎面配方的制备方法按如下步骤进行：
(a)将天然橡胶、溶聚丁苯、高分散白炭黑和偶联剂液体Si69投入到密炼机中进行塑炼20-40s，混炼温度110-140℃，转速为55-30rpm，先快后慢，上顶栓压力45-55N/cm2，混炼中提上顶栓2次，每次保持10-20s；
(b)将炭黑、硬脂酸、防老剂6PPD、防老剂RD和微晶蜡投入到步骤(a)的密炼机中混炼20-40s，转速35-45rpm，上顶栓压力不变；
(c)将芳烃油投入到步骤(b)的密炼机中混炼60-100s，转速30-40rpm，上顶栓压力不变，排胶温度145-155℃；
(d)排胶出片，分别经过含隔离剂的水溶液、冷却水及风扇冷却，得到母胶；
(e)将适量母胶、充油硫磺、促进剂NS、促进剂DPG、防焦剂CTP和氧化锌投入到密炼机中混炼40-70s，转速25-35rpm，排胶温度100-110℃；
(f)排胶出片，分别经过含隔离剂的水溶液、冷却水及风扇冷却，得到终炼胶；
(g)将终炼胶通过挤出机和压延机制成具有一定规格形状的胎面。
进一步，所述雪地胎面胎面花纹结构包括中间纵向花纹沟和侧部纵向花纹沟、侧部花纹块和肩部花纹块、3D钢片、横向花纹沟和加强筯；多条纵向花纹沟于胎冠部位的胎面上且均匀间隔设列，中间纵向花沟两侧的侧部花纹块与肩部花纹块呈中心对称排列，对称中心位于胎面中心线上，花纹块上分布着细长的3D钢片，相邻花纹块间为横向花纹沟，横向花纹沟间设有加强筯。
作为优选，上述的纵向花纹沟为折弯角状，分为左、中、右三条，中间纵向花纹沟位于胎面中心处。
作为优选，上述的纵向花纹沟沟深为18～20mm，宽度为花纹块宽度的24％～32％。
作为优选，上述的纵向花纹沟与胎面中心线之间的夹角为20～25°。
作为优选，上述的花纹块为不规则多边形，并带有折角。
作为优选，上述的花纹块上分布着细长的呈波浪状的3D钢片，3D钢片深度为16～18mm，角度为105～110°，折角数量为3个。
作为优选，上述的花纹块每个花纹块上分布着的3D钢片个数分别为2～3个。
本发明纵横沟相结合的花纹沟设计，既可提供周向行驶能力，又可以提供一定的驱动力，使轮胎的适用性更强。相对独立的多边形折弯状花纹块可以在冰雪路面上提供驱动与刹车性能。且花纹块上分布着相对密集的3D钢片，可提高轮胎在冰雪路面的抓地力和增大轮胎与地面的接触面积。另外，还可分散花纹块应力相对集中的地方，使接地压力分布更加均匀。花纹块的加强筯固定连接显得相对柔软的“花纹块”，配合较深的花纹沟，可延长轮胎使用寿命。
本发明的有益成果：本发明三层胎面结构设计的冬季轮胎，综合考虑了气候、路况等使用条件，并且能够发挥出不同季节、不同路况条件下的最佳使用性能，相当于一种全天候轮胎。在冬季，雪地胎面层可以采用的雪地胎面配方（如专利公开号：CN105086005A记载）可以保证轮胎胎面柔软，充分发挥其在冰雪路面的使用性能。而冬季结束后，轮胎正好磨至中间层，冬季轮胎此时又转化为普通载重轮胎，中间层即又转化为普通载重轮胎的胎冠层，可以发挥其在非铺装道路的使用性能，从而避免雪地胎面在非冬季路况条件下使用时易出现磨耗过快的现象。基部胶层可以降低轮胎胎面生热，充分保证其胎面第一层、第二层的使用性能。另外，该全钢载重轮胎冬季胎面花纹为非雪地专用花纹，若将该三层胎面专利设计应用至雪地花纹（如专利公开号：CN104760471A记载）载重轮胎将有更优的雪地性能，且适用性更强。
附图说明
图1是本发明的三层胎面结构。
图2是作对比的二层胎面结构。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式做一个详细的说明。
如图1所示的冬季轮胎新型三层胎面结构，胎面结构包括雪地胎面层、中间层、基部胶层。胎面最上层为雪地胎面层，中厚为胎面中厚的42～45%，肩厚为胎面肩厚的35～37%。中间层是普通载重轮胎在非冬季非铺装路面上的胎冠层，现处于胎面中间位置，中厚为胎面中厚的45～48%，肩厚为胎面肩厚的35～37%。最下层为基部胶层，中厚为胎面中厚的10～12%，肩厚为胎面肩厚的26～30%。如图2所示为作对比的二层胎面结构，上层为雪地胎面层，中厚为胎面中厚的87～90%，肩厚为胎面肩厚的70～73%。下层为基部胶层，中厚为胎面中厚的10～13%，肩厚为胎面肩厚的27～30%。
根据2012年12月6日，欧洲经济委员会对ECE117法规进行再次修订，首次对C3类（载重汽车）雪地轮胎提出了雪地抓着指数的指标要求。经雪地测试场测试，本发明三层胎面结构轮胎的雪地系数达到1.37，达到雪地测试标准要求。与同规格同花纹的两层胎面结构轮胎相比，雪地性能提升19.1%，机床耐久性能提升30.9%。数据对比如下：
规格 层级 花纹 胎面层数 雪地系数（≥1.25） 机床耐久
11R22.5 16PR A 三层 1.37 182h 53min
11R22.5 16PR A 两层 1.15 139h 16min
本发明的载重汽车冬季轮胎在冰雪路面表现出优秀的雪地性能。另外，在冬季结束后，轮胎胎面正好磨至中间层，可以充分发挥其在非冬季非铺装道路的使用性能，具有全天侯轮胎的使用功能，大大提高了轮胎的实际里程数、车队的工作效率和经济效益，降低了车队的运营成本。

Claims (10)

1.一种三层胎面结构的全钢载重冬季轮胎，其特征在于：该轮胎的胎面结构包括雪地胎面层（1）、中间层（2）、基部胶层（3）；雪地胎面层（1）位于胎面最上层，中间层（2）处于胎面中间位置，基部胶层（3）位于胎面最下层。
2.根据权利要求1所述的一种三层胎面结构的全钢载重冬季轮胎，其特征在于：所述的雪地胎面层（1）的中厚为胎面中厚的42～45%，肩厚为胎面肩厚的35～37%。
3.根据权利要求1所述的一种三层胎面结构的全钢载重冬季轮胎，其特征在于：所述的中间层（2）的中厚为胎面中厚的45～48%，肩厚为胎面肩厚的35～37%。
4.根据权利要求1所述的一种三层胎面结构的全钢载重冬季轮胎，其特征在于：所述的基部胶层（3）的中厚为胎面中厚的10～12%，肩厚为胎面肩厚的26～30%。
5.根据权利要求1所述的一种三层胎面结构的全钢载重冬季轮胎，其特征在于雪地胎面层配方包括如下重量份数的原料：天然橡胶62-88份，溶聚丁苯12-38份，高分散白炭黑15-40份，炭黑30-55份，偶联剂液体Si691.2-4份，芳烃油3-15份，氧化锌2-8份，硬脂酸0.5-3份，防老剂6PPD2-4份，防老剂RD1.5-3份，微晶蜡2-5份，充油硫磺1-3.5份，促进剂NS1-2.5份，促进剂DPG0.1-1份，防焦剂CTP0.1-0.5份。
6.根据权利要求1所述的一种三层胎面结构的全钢载重冬季轮胎，其特征在于雪地胎面层配方包括如下重量份数的原料：天然橡胶66-75份，溶聚丁苯25-34份，高分散白炭黑20-35份，炭黑32-50份，偶联剂液体Si691.8-3.5份，芳烃油5-14份，氧化锌3-6份，硬脂酸1-3份，防老剂6PPD2-3.2份，防老剂RD1.5-2.5份，微晶蜡2-3份，充油硫磺1.2-2.3份，促进剂NS1-1.8份，促进剂DPG0.2-0.6份，防焦剂CTP0.15-0.28份。
7.根据权利要求1所述的一种三层胎面结构的全钢载重冬季轮胎，其特征在于雪地胎面层的胎面花纹结构包括中间纵向花纹沟和侧部纵向花纹沟、侧部花纹块和肩部花纹块、3D钢片、横向花纹沟和加强筯；多条纵向花纹沟于胎冠部位的胎面上且均匀间隔设列，中间纵向花沟两侧的侧部花纹块与肩部花纹块呈中心对称排列，对称中心位于胎面中心线上，花纹块上分布着细长的3D钢片，相邻花纹块间为横向花纹沟，横向花纹沟间设有加强筯。
8.根据权利要求1所述的一种三层胎面结构的全钢载重冬季轮胎，其特征在于所述的纵向花纹沟为折弯角状，纵向花纹沟为左、中、右三条，中间纵向花纹沟位于胎面中心处。
9.根据权利要求1所述的一种三层胎面结构的全钢载重冬季轮胎，其特征在于纵向花纹沟沟深为18～20mm，宽度为花纹块宽度的24％～32％。
10.根据权利要求1所述的一种三层胎面结构的全钢载重冬季轮胎，其特征在于纵向花纹沟与胎面中心线之间的夹角为20～25°。
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